射频氮化镓(GaN)技术正在走向主流应用

智能手机用氮化镓器件？
当然，最大的疑问还是智能手机能否用射频氮化镓工艺来做功放。现在的4G手机不会用到氮化镓器件，但未来的手机前端将有机会用到射频氮化镓工艺。

如今的手机射频前端模组包括功率放大器、射频开关及其他元器件（滤波器等）。用于放大输入信号的功率放大器通常采用砷化镓工艺。射频开关用于选择从功放到天线的信号路径，通常采用RF SOI工艺。

在2G和3G时代，手机射频前端都比较简单，2G有四个波段，3G有5个波段。但4G出现以后，射频前端变得非常复杂，全球4G波段超过40个，而全球销售的手机射频模组必须支持这些4G标准。

"标准还在向前发展，特别是载波聚合技术引入以后。这些标准推广开以后，要满足标准的要求就给技术上提出了更多的挑战。"GlobalFoundries的Rabbeni说道，" 看一下（手机的）整体架构，在天线和射频SoC之间增加了越来越多的元器件，这将影响到射频性能，例如插入损耗和线性度。所以我们一直被客户督促着提供更好性能的射频工艺，特别是低噪声放大器、功率放大器和开关。"

一个例子是现在的智能手机开始采用多模多频功率放大器。一部智能手机可能只需要采用两颗（或许还要多些）功率放大器就能够支持全球4G制式。

虽然有不足，但智能手机厂商还是倾向于使用传统砷化镓工艺制造的功率放大器。"砷化镓成本低，性能也够用。"Strategy Analytics的Higham说道。

既然现在手机在射频方面已经遇到了困难，为什么不用射频氮化镓工艺制造的功率放大器呢？"氮化镓器件天生适用于高压（大于10V）应用，虽然氮化镓的高功率密度有可能减小功放的芯片面积。"台湾Wavetek销售市场高级经理Domingo Huang说道，台湾Wavetek是联电旗下的一个专门从事砷化镓代工的子公司。

"但现在手机使用的电压范围是3至5V，在这种电压下，氮化镓的性能要打很大折扣，"Huang说道，"氮化镓的高成本是阻止其进入消费电子领域的另一个障碍。如果将来智能手机的前端可以采用更高的电压供电，那么氮化镓技术或许是一个很好的备选项，当然，首先要解决的是成本太高的问题。"

如上所述，氮化镓功放适合3GHz以上的应用。4G后面的5G技术将会使传输速率达到10Gbps，是目前4G速度的100倍，所以5G手机里面氮化镓技术应该能有一席之地。

预计2020年5G开始大规模商用部署，到时候5G不但兼容4G网络，还会使用非授权或毫米波波段。毫米波指频率为30GHz到300GHz的电磁波（译者注：波长为10毫米到1毫米，不过现在美日韩等国试验的28GHz频段也被归为毫米波）。

"4G手机里面的射频器件主要是砷化镓和SOI，"Qorvo的Tomar说道，"5G时代，砷化镓和SOI器件还会需要，同时也会采用氮化镓器件，尤其是在高频段。"